1、GPS測量在工程中的應用    摘要：本人從以下幾個方面介紹了GPS測量技術應用，定位精度以及GPS高程在小面積工程測量中的應用，其他技術特點，并分析了GPS高差精度，以供同行參考。關鍵詞：工程測量,GPS技術,精度1、GPS測量技術應用GPS的出現給工程測量領域帶來了根本性的變革，具體表現：在大地測量方面，GPS定位技術以其精度高、速度快、費用省、操作簡便等優良特性被廣泛應用于大地控制測量中。時至今日，可以說GPS定位技術已完全取代了用常規測角、測距手段建立的大地控制網。一般將應用GPS衛星定位技術建立的控制網叫GPS網。歸納起來大致可以將GPS網分為

2、兩大類：一類是全球或全國性的高精度GPS網，這類GPS網中相鄰點的距離在上百公里至上萬公里，其主要任務是作為全球高精度坐標框架或全國高精度坐標框架或全國高精度坐標框架，為全球性地球動力學和空間科學方面的科學研究工作服務，或用以研究地區性的板塊運動或地殼形變規律等問題。另一類是區域性的GPS網，包括GPS城市網、礦區網和工程網等，這類網中的相鄰點間的距離為幾公里至幾十公里，其主要任務是直接為國民經濟建設服務。在工程測量領域，GPS定位技術正在日益發揮其巨大作用。如，利用GPS可進行各級工程控制網的測量、GPS用于精密工程測量和工程變形監測、利用GPS進行機載航空攝影測量、利用RTK技術進行點位的

3、測設等。在災害監測領域，GPS可用于地震活躍區的地震監測、大壩監測、油田下沉、地表移動和沉降監測等，此外還可以用來測定極移和地球板塊的運動。2、GPS定位系統的特點及精度GPS系統是目前在導航定位領域應用最為廣泛的系統，它以高精度、全天候、高效率、多功能、易操作等特點著稱，定位技術能夠達到毫米級的靜態定位精度和厘米級的動態定位精度比其它導航定位系統具有更強的優勢。3、GPS測量的特點GPS可為各類用戶連續提供動態目標的三維位置、三維速度及時間信息。GPS測量主要特點如下：3.1功能多、用途廣GPS系統不僅可以用于測量、導航，還可以用于測速、測時。測速的精度可達0.1M/S，測時的速度可達幾十毫

4、微秒。其應用領域不斷擴大。3.2定位精度高大量的實驗和工程應用表踢，用載波相位觀測量進行靜態相對定位，在小于50KM的基線上，相對定位精度可達110210，而在100KM500KM的基線上可達10一10。隨著觀測技術與數據處理方法的改善，可望在大于1000KM的距離上，相對定位精度達到或優于10一。在實時動態定位(RTK)和實時差分定位(RTD)方面，定位精度可達到厘米級和分米級，能滿足各種工程測量的要求。3.3實時定位利用全球定位系統進行導航，即可實時確定運動目標的三維位置和速度，可實時保障運動載體沿預定航線運行，亦可選擇最佳路線。特別是對軍事上動態目標的導航，具有十分重要的意義。3.4觀測

5、時間短目前，利用經典的靜態相對定位模式，觀測20KM以內的基線所需觀測時間，對于單頻接收機在1h左右，對于雙頻接收機僅需15min一20min。采用實時動態定位模式，流動站初始化觀測1min一5min后，并可隨時定位，每站觀測僅需幾秒鐘。利用GPS技術建立控制網，可縮短觀測時間，提高作業效益3.5 觀測站之間無需通視經典測量技術需要保持良好的通視條件，又要保障測量控制網的良好圖形結構。而GPS測量只要求測站15°以上的空間視野開闊，與衛星保持通視即可，并不需要觀測站之間相互通視，因而不再需要建造覘標。這一優點即可大大減少測量工作的經費和時間(一般造標費用約占總經費的30%-50%)。

6、同時，也使選點工作變得非常靈活，完全可以根據工作的需要來確定點位，可通視也使用電位的選擇變得更靈活，可省去經典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。不過也應指出，GPS測量雖然不要求觀測站之間相互通視，但為了方便常規方法聯測定需要。在布設GPS點時，應該保證至少一個方向通視。3.6 操作簡便的GPS測量的自動化程度很高對于“智能型”接收機，在觀測中測量員的主要任務只是安裝并開關儀器、量取天線高、采集環境的氣象數據、監視儀器的工作狀態，而其他工作，如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。結束觀測時，僅需關閉電源，收好接機，便完成野外數據采集任務。如果在一個測站上需要做較長時間的連續觀測，還可

7、以實行無人值守的數據采集，通過網絡或其他通訊方式，將所采集的觀測數據傳送到數據處理中心，實現全自動化的數據采集與處理。GPS用戶接收機一般重量較輕，體積較小，例如，Ashtech單頻接收機一LOCUS最大重量1.4Kg，是天線，主機，電源組合在一起的一體機，自動化程度高，野外測量時僅“一鍵”開關，攜帶和搬運都很方便3.7 可提供全球統一的三維地心坐標經典大地測量將平面和高程采用不同方法分別施測。GPS測量中，在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測量觀測站的大地高程。GPS測量的這一特點，不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開辟了新途徑，同時也為其在航空物探，航空攝影測量及精密導航中

8、應用，提供了重要的高程數據。GPS定位是在全球統一的WGS一84坐標系統中計算的，因此全球不同點的測量成果是相互關聯的。3.8 全球全天候作業GPS衛星較多，且分布均勻，保證了全球地面被連續覆蓋，使得在地球上任何地點，任何時候進行項觀測工作，通常情況下，除雷雨天氣不宜觀測，一般不受天氣狀況的影響。因此，GPS定位技術的發展是對經典測量技術的一次重大突破。一方面，它是經典的測量理論與方法產生了深刻的變革;另一方面，也進一步加強了測量學與其他學科之間的相互滲透，從而促進了測繪科學技術的現代化發展。4、GPS測量及四等光電測距三角高程測量4.1 GPS測量E級GPS控制網以邊連接方式布設，平均距離為

9、500m一1000m。GPS數據采集采用6臺靈銳S-82型雙頻接收機，為確保觀測質量，預先根據星歷預報編制觀測計劃.GPS觀測時的pdop值均小于5，保證了衛星的幾何結合和數據采集質量。觀測中作業模式采用靜態觀測，采樣間隔為5”，衛星止高度角為15°，有效衛星數均大于7，同步光測時間為40min一50min。天線斜高分別在測前側后用剛卷尺各量取3次取平均值使用。4.2 四等光電測距三角高程測量光電測距三角高程測量，采用拓普康GTP-3005LN型全站儀進行施測。距離及高差均采用正倒鏡各測4次進行往返測，取往返測平均值使用。各項指標均滿足光電測距高程導線測量規范的要求。5、GPS高差與三角高差的差值分析對比數據由GPS網中隨機抽取，共抽取8條基線，并對其進行三角高差測量。按光電測距高程導線測量規范的要求的四等高程導線往返高差限差h=±45s計算。我們可以看到每段的GPS高差與三角高差的差值有優于規范要求，而且每公里高差誤差最大值為±3.29cm，可見在小面積范圍內GPS高差精度已經達到了四等高程導線的精度。6、結語檢測結果表明，10KM范圍內GPS高差完全可以取代四等三角高差及等外水準高差而應用于施工當中。由此可見，在小面積的測區內如果